【正文】 ......................................................................26圖 45 語音信號定點分析圖...............................................................................................27圖 51 濾波和頻譜分析圖...................................................................................................29插表清單表 21 數(shù)字音頻質(zhì)量等級表...............................................................................................11表 31 單片機引腳功能表...................................................................................................17引 言隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅猛發(fā)展，公安、鐵路、民航、金融等部門對語音記錄的需求不斷增長?；趩纹瑱C的語音錄放軟件設(shè)計摘 要目前，語音合成、語音識別、語音存儲和回放技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，盡管利用一般的單片機測控系統(tǒng)中都有的硬件電路（如 A/D、 D/A、存儲器等）能完成語音信號的數(shù)字化處理，但是功能比較單一、且效果不是很好。把語音生成技術(shù)用于工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)、自動應(yīng)答系統(tǒng)、多媒體查詢系統(tǒng)、智能化儀表、辦公自動化系統(tǒng)或家用電氣產(chǎn)品中，使它們具有語音輸出功能，使之能在適當?shù)臅r候用語音實時報告系統(tǒng)的工作狀態(tài)、警告信息、提示信息或相關(guān)的解釋說明等，無疑在提高人機通信能力、減少對錯誤處理的遺漏、提高系統(tǒng)性能、降低人們的工作強度等方面都有極大的好處。當使用 PC機的時候，由于它的體積龐大，耗電高，造價也高，并且在某些情況下系統(tǒng)的穩(wěn)定性得不到保證所以用PC機來實現(xiàn)前述的各項功能和操作，就受到了一定的限制。 數(shù)字語音錄放系統(tǒng)的發(fā)展數(shù)字語音錄放是指利用數(shù)字技術(shù)對語音信號進行采集、處理、并且在一定存儲設(shè)備中進行存儲，并可在需要時進行輸出的過程。對于大型系統(tǒng)，可通過采用大容量的硬盤、甚至大規(guī)模的磁盤陣列來解決；但是對于小型的設(shè)備，例如便攜式的語音復(fù)讀機，由于容量有限，則不能采用同樣的方法。第 2 章 數(shù)字錄音的基本原理 模擬音頻和數(shù)字音頻聲音是由物體振動產(chǎn)生的，振動發(fā)聲的物體稱為聲源。有聲音存在時，大氣壓強會有微弱的起伏變化，即在靜態(tài)大氣壓強上疊加了變化的分量，這個變化的分量稱為聲壓p，通常聲壓的大小用它的有效值P 表示，單位是Pa。人耳對聲振動的感受，在頻率及聲壓級方面都有一定的范圍，在這個范圍以外的聲振動人耳是聽不到的。在寂靜的環(huán)境里，人耳能分辨出輕微的聲音，但在嘈雜的環(huán)境中，這些輕微的聲音就被淹沒掉了。如果幅度只是一些特定值的階梯波，則是時間連續(xù)而幅度不連續(xù)的信號。（2） 錄音媒體的信噪比可成為記錄信號信噪比的一部分。對于需要多次轉(zhuǎn)接、復(fù)制的模擬錄音，每轉(zhuǎn)接、復(fù)制一次，信號的質(zhì)量下降程度就要累加一次，而數(shù)字錄音就沒有這一問題。（3） 許多器件不需要具有線性。取樣的時間間隔稱為取樣周期，每秒內(nèi)取樣的次數(shù)稱為取樣頻率。數(shù)字音頻的質(zhì)量與采樣頻率和量化精度有關(guān)，數(shù)字音頻可分為以下幾個質(zhì)量等級：表 21數(shù)字音頻質(zhì)量等級表信號類型 頻率范圍(Hz) 采樣頻率(KHz 量化精度(位)電話語音 200~3400 8 8寬帶音頻 50~7000 16 16調(diào)頻廣播 20~15K 16高質(zhì)量音頻 20~20K 16由于本系統(tǒng)錄音的對象是人說話時的語音，人的語音頻率大概在300Hz至，根據(jù)取樣定理， Hz，普通語音選取的是8 KHz，但為了提高聲音的保真度，減少濾波實現(xiàn)的難度，同時與微機的錄音頻率最大程度地接近。h4) 取樣保持電路取樣保持電路是在A/D變換器之前，為使取樣保持一定時間而設(shè)的。 量化（1）量化的概念將模擬信號的取樣值，經(jīng)“四舍五入” 的方法轉(zhuǎn)換成一種數(shù)字信號的過程稱為量化。在通常的數(shù)字系統(tǒng)中，每個取樣點都會產(chǎn)生舍入誤差，并且存在與這種舍入誤差相應(yīng)的失真和噪聲，稱為量化噪聲或量化失真。均勻量化的量化噪聲也是恒值，因此信號幅度大時，信噪比高。 可以看出，對于普通語音，量化精度選取8位就可以滿足數(shù)字化語音質(zhì)量的要求，因此本系統(tǒng)的量化位數(shù)就選取8位。量化噪聲的減低對于量化噪聲可采用在信號中加給高頻抖動信號的方法，量化后，再減去高頻抖動信號，而使量化噪聲白噪聲化。可以將一種稱為高頻脈動的、與量化階梯高度相等的小振幅白噪聲與信號重疊，經(jīng)量化后，顆粒性噪聲即被白噪聲化，使聽感變好。 采樣頻率 采樣頻率是指計算機每秒鐘采集多少個聲音樣本，采樣頻率越高，即采樣的間隔時間越短，則在單位時間內(nèi)計算機得到的聲音樣本數(shù)據(jù)就越多，對聲音波形的表示也20=sind???越精確。Blip39。 X=wavrecord(t,fs,ch)。函數(shù)FFT用于序列快速傅立葉變換，其調(diào)用格式為y=fft(x)，其中，x是序列，y是序列的FFT，x可以為一向量或矩陣，若 x為一向量， y是x的FFT 且和x相同長度；若x為一矩陣，則y是對矩陣的每一列向量進行FFT。 數(shù)字濾波器設(shè)計原理 數(shù)字濾波是數(shù)字信號分析中最重要的組成部分之一，與模擬濾波相比，它具有精度和穩(wěn)定性高、系統(tǒng)函數(shù)容易改變、靈活性強、便于大規(guī)模集成和可實現(xiàn)多維濾波等優(yōu)點。但是語音信號容易受到外界干擾而失真，并且信號的壓縮存儲比較復(fù)雜，硬件電路不宜調(diào)試。本設(shè)計以公交報站為例，基于語音回放系統(tǒng)，可實現(xiàn)簡單的公交報站功能。 、 同時也是片內(nèi)精密比較器的正輸入端（AIN0）和負輸入端（AIN1）。單片機的 P1 口、 和 分別與 ISD2560 的地址線相連，用以設(shè)置語音段的起始地址。硬件總電路圖如 32 所示：單片機控制ISD2560鍵盤輸入 顯示部分A0/M0 1A1/M1 2A2/M2 3A3/M3 4A4/M4 5A5/M5 6A6/M6 7A7 8A8 9A9 10P/R 27EOM 25PD 24CE 23SP+14 SP15MIC REF18MIC IN17XCLK26 ANA IN20ANA OUT21 AGC19U2ISD2560C9C810/16vRSTrecordKeyR610KR710KR510KQ 5Q 6VCC8 SENSE7A22 A11C13GND4U3TL 7750CP12MHzC130PC230P+5LED1 LED+2Vss3 VDD4DB05 DB16DB27 DB38DB49 DB510DB611 DB712REQ13 BUSY14RESET15 MIC16OCMJ2*8RT117 RT218U4EA/VP31 X119X218RESET9RD/ WR/INT0/ INT1/T0/ T1/P10/T1 P11/T2P123 P134P145 P156P167 P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P 30TXD/ 11RXD/ 10U1AT89C52SPEAKERC31u C6C4 uC5R31KR210kR4470kR110K+5MK1MICC747u12345678161514131211109R9+5R105K+5PlayKey圖 32 硬件總電路圖 器件選擇 單片機 AT89C52 AT89C52 是美國ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標MCS51 指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大AT89C52單片機適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。1000 次擦寫周期32個 可 編 程 I/O口 線低 功 耗 空 閑 和 掉 電 模 式 圖33 AT89C52引腳分布功 能 特 性 概 述 ：AT89C52 提供以下標準功能：8k字節(jié)Flash 閃速存儲器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O 口線,3個16位定時/計數(shù)器，一個6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。引腳功能說明：P1P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向I/O 口。ALE/PROG：地址鎖存允許端 ISD2560 語音芯片ISD2560 的介紹ISD2560 語音芯片是美國 Winbond 公司產(chǎn)品，是 ISD 系列單片語音錄放集成電路的一種。ISD2560 集成度較高，內(nèi)部包括前置放大器、內(nèi)部時鐘、定時器、采樣時鐘、濾波器、自動增益控制、邏輯控制、模擬收發(fā)器、解碼器和 480K 字節(jié)的 E2PROM 等，內(nèi)部原理框圖及引腳排列如圖 34 所示。各引腳的主要功能如下：高電平選擇放音，低電平選擇錄音。其實現(xiàn)方式有兩種：一是由于 ISD2560 的地址分辨率為 100 ms，所以可用單片機內(nèi)部定時器定時 100 ms，然后再利用一計數(shù)器對片機定時次數(shù)進行計數(shù)，則計數(shù)器的計數(shù)值為語音段所占用的地址單元。第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件總流程圖 如 41 圖所示，系統(tǒng)上電后，先初始化，然后實時的進行按鍵掃描，當錄音鍵按下時，調(diào)用錄音子程序開始錄音，按下放音鍵后，調(diào)用放音子程序。程序流程圖如下：開始初始化是否有鍵按下結(jié)束調(diào)用放音程序YN圖 41 軟件流程圖是否在錄音YYN運行錄音程序 程序清單如下：；*************錄音程序**************** RECORD: MOV R7,00H MOV P1,00H CLR 。送字段 1 起始地址 CLR CLR LCALL RECORD JMP BACK NEXT1: CJNE R7,2,NEXT2 MOV P1,20H 。送字段 5 起始地址 CLR CLR LCALL RECORD BACK: RET RECORD: CLR 。下面給出 5 段語音進行組合播放的源程序。置放音標志 SETB 。=0 調(diào)放音程序JMP LOOP1PLAY: INC R0LCALL FIND 。若 A=2 放第二段CLR CLR CALL SOUNDAJMP SHOW2JMP PBACKPNEX2: CJNE A,3,PNEX3 MOV P1,40H 。 NOPSETB TURN1: JB ,TURN1 。 圖形用戶界面設(shè)計 1．GUI設(shè)計模板 在MATLAB主窗口中，選擇File菜單中的New 菜單項，再選擇其中的GUI命令，就會顯示圖形用戶界面的設(shè)計模板。選擇不同的GUI設(shè)計模式時，在GUI設(shè)計窗口中顯示的結(jié)果是不一樣的。例如，創(chuàng)建一個Push Button對象，并設(shè)計該對象的屬性值。,[1024 5120])。 angX=angle(X)。原始信號波形39。 title(39。plot(magX)。 subplot(224)。)。)。y=fft(x,N)。 subplot(221)。)。 title(39。plot(f(1:N/2),magy(1:N/2))。ylabel(39。N=128(b)39。y=fft(x,N)。 subplot(223)。)。title(39。plot(f(1:N/2),magy(1:N/2))。ylabel(39。N=1024(d)39。 程序設(shè)計如下（其中Wc 為其3dB 邊緣頻率，wc=[w1,w2],w1 wc w2）：x=wavread(39。 N=5。 subplot(321)。)。濾波前信號的頻譜39。 subplot(323)。 subplot(324)。)。plot(z)。 subplot(326)。)。以單片機核心的電路設(shè)計的基本方法和技術(shù)了解表關(guān)電路參數(shù)的計算方法。同時